一種廣泛分布式電動汽車控制方法
【專利摘要】一種廣泛分布式電動汽車控制方法，包括應用層中集成車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)的廣泛分布式的電動汽車集群；業(yè)務層中若干區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)，與其對應進行通信及協(xié)調控制的配電自動化子站，對二者進行管理與控制的配電自動化主站；平臺層中的配電調度自動化系統(tǒng)、輸電調度自動化系統(tǒng)。系統(tǒng)具有分布式計算特性，支持即插即用、開放互聯(lián)、自由對等，電動汽車集群內任意一點與其他一點或多點正常情況下能夠直接發(fā)起或響應充放電需求而不需要供電側的干預和介入；當系統(tǒng)內應用層的需求發(fā)生極端情況，區(qū)域內所有的應用層需求互相之間不能滿足時，區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)介入進行協(xié)調與分配，進一步地，可以向更高的配電自動化主站、配電調度自動化系統(tǒng)、輸電調度自動化系統(tǒng)申請協(xié)調、控制與調度。
【專利說明】
_種廣泛分布式電動汽車控制方法
技術領域
[0001]本發(fā)明為一種廣泛分布式電動汽車控制方法，屬于智能控制技術在電力系統(tǒng)中的應用，尤其適用于廣泛分布式電動汽車在智能電網中的接入、控制和利用領域。
【背景技術】
[0002]在燃料價格持續(xù)波動性攀升、化石能源逐步枯竭、全球氣候變暖愈演愈烈的背景下，電動汽車以電代油，作為解決交通、能源和環(huán)境問題的重要手段，在國際上逐步受到重視，當前已在北美、歐洲、日本等區(qū)域或國家形成規(guī)模市場。大量電動汽車投入運營，將對電力系統(tǒng)產生很大影響。電動汽車充放電機產生的諧波將惡化局部電網的電能質量；同時，電動汽車充放電在時間和空間上具有一定的隨機性和間歇性:在非低谷用電期的充電行為將拉高負荷峰值，當現(xiàn)有配電網線路容量裕度較小時會使系統(tǒng)過載;同樣，對電動汽車放電不加控制也很難使其起到削峰的作用。因此，建立一個電動汽車充放電控制策略，從整體上協(xié)調區(qū)域內電動汽車的充放電，能夠在很大程度上消除電動汽車充放電隨機性對電網造成的不利影響，對于提高電動汽車規(guī)?；瘧煤箅娋W的安全性具有重大的現(xiàn)實意義。
[0003]當前對電動汽車充放電的控制主要是沿用傳統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)調度方式，即由輸電系統(tǒng)調度中心統(tǒng)一控制所有電動汽車充放電行為的集中控制模式，但考慮到未來電動汽車數量可能非常龐大，集中控制模式可能導致在相應的最優(yōu)化問題求解時速度非常慢;此外，不同地區(qū)在負荷特性、配電線路容量裕度以及電動汽車用戶數量上存在很大差異，集中控制模式主要考慮系統(tǒng)總體功率平衡和穩(wěn)定運行，很難兼顧每個地區(qū)的不同特點。針對集中控制模式的不足，新近提出一種分層分區(qū)控制的方法，該方法基于多代理技術，并結合電動汽車控制的特點，將電動汽車控制結構分解為輸電系統(tǒng)調度和配電系統(tǒng)調度以及區(qū)域內直接控制三個層級。輸電系統(tǒng)調度可用傳統(tǒng)電力系統(tǒng)調度方法求解;配電調度中心根據接收到的調度命令，結合下級各區(qū)域的電動汽車數量、參與V2G( vehicle-to-grid)比例、配電網線路容量合理分配各區(qū)域調度任務。對于每一個區(qū)域都設有電動汽車控制中心負責協(xié)調和控制本區(qū)域內電動汽車的充放電行為。但是上述方式中，都有不足之處:即二者都不能提前獲取電動汽車的需求信息，所有的調度、分配、控制都是基于電動汽車發(fā)生需求后，或者使用特定的數學方法預測或者預估電動汽車的需求；電動汽車的信息流動方向為單工模式，即從單個電動汽車節(jié)點到供電側再到調度側，然后從調度側到供電側再到單個電動汽車節(jié)點，各節(jié)點之間，以及各節(jié)點到供電側，互相之間的需求信息都是互相隔離和封閉的。
[0004]本發(fā)明針對當前電動汽車控制策略的不足，提出了一種新的規(guī)?；妱悠嚳刂品椒?，尤其是廣泛分布式、非集中充電站的電動汽車集群的控制方式。針對在家庭、充電粧或其他車庫進行常規(guī)充放電的電動汽車，充分考慮了電動汽車充放電地點的分散性;該策略基于能源互聯(lián)網的即插即用、開放互聯(lián)、自由對等、用戶需求為驅動的基本特性，通過便捷可靠的無線通信方式，構建符合電動汽車使用特性的數據模型、與其對應的通信和控制模式以及各級控制系統(tǒng)，各節(jié)點基于雙向和多向信息進行智能化決策，不但能夠獲取供電側的相應信息，更能獲取其他節(jié)點的狀態(tài)，解決了傳統(tǒng)控制方式只能被動獲取電動汽車節(jié)點信息或者通過數學手段預測節(jié)點信息的被動信息獲取方式，變電動汽車控制方式被動為主動，同時實現(xiàn)用戶之間直接進行需求交換，用戶體驗和用戶需求透明化和扁平化;區(qū)域控制中心充當保護、監(jiān)督和調配的角色，在正常情況下僅是確保安全運行的監(jiān)督，極端情況下才介入進行管理和控制，以及申請上級系統(tǒng)的協(xié)調、支持與調配。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種廣泛分布式電動汽車控制方法，適用于非集中式充電站的廣泛分布式電動汽車接入電網，及隨之產生的充放電需求管理，能夠使電動汽車實現(xiàn)即插即用、開放互聯(lián)、自由平等的特性，同時實現(xiàn)用戶之間直接進行需求交換，用戶需求的透明化、信息傳遞的扁平化以及系統(tǒng)控制與響應的分布化。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:包括應用層中集成車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)的廣泛分布式的電動汽車(I)集群;業(yè)務層中若干區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)，與其對應進行通信及協(xié)調控制的配電自動化子站(5)，對二者進行管理與控制的配電自動化主站(7);平臺層中的配電調度自動化系統(tǒng)(8)、輸電調度自動化系統(tǒng)
(9)。位于應用層的廣泛分布式電動汽車(I)集群，其車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)，實現(xiàn)任意一點與其他一點或者多點能夠直接發(fā)起和結束充放電需求而不需要供電側的干預和介入;當系統(tǒng)內應用層的需求發(fā)生極端情況，區(qū)域內所有的應用層需求互相之間不能滿足時，區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)介入進行協(xié)調與分配，進而可以通過配電自動化子站(5)向更高的配電自動化主站(7)申請協(xié)調控制，配電自動化主站(7)—方面直接進行協(xié)調與分配，另一方面必要時可以向更高的配電調度自動化系統(tǒng)(8)申請協(xié)調控制，進一步地，配電調度自動化系統(tǒng)(8)、輸電調度自動化系統(tǒng)(9)以類似的工作機制工作。
[0007]進一步地，本發(fā)明所述的應用層廣泛分布式的電動汽車(I)集群，通過集成的車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)，一方面使用無線通信網絡(15)與集群內任意其他電動汽車(I)進行雙向通信，另一方面與業(yè)務層的區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)進行雙向通
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[0008]進一步地，本發(fā)明所述的廣泛分布式的電動汽車(I)集群，實現(xiàn)任意兩點和多點之間的通信，各節(jié)點基于雙向和多向信息進行智能化決策，不但能夠獲取供電側的相應信息，亦能獲取其他節(jié)點的狀態(tài)信息;具有分布式計算特性，支持即插即用、開放互聯(lián)、自由對等，用戶需求的透明化、信息傳遞的扁平化以及系統(tǒng)控制與響應的分布化;其集成的車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)，能對電動汽車自身進行管理，也可以獲取供電側的信息，還可以與區(qū)域內任意一臺或多臺電動汽車直接通信，獲取其他電動汽車的特定信息，進而，可以直接向符合條件的一臺或多臺特定電動汽車發(fā)起或者結束充電或放電需求；電動汽車(I)集群內部通信的同時，車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)實時與區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)通信，一方面將電動汽車集群的狀態(tài)信息報送給系統(tǒng)，另一方面一旦發(fā)生電動汽車集群內部不能直接匹配的情況，則車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)可以向區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)發(fā)起需求。
[0009]進一步地，本發(fā)明所述的區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)，正常情況下監(jiān)督轄區(qū)內所有電動汽車(I)的狀態(tài)信息，并實時計算與主動預防能源需求與分配的極端情況;當電動汽車(I)集群內部充電和放電需求不能匹配時，區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)主動介入，進行能源的分配與調度;在其轄區(qū)范圍內仍然不能滿足要求時，向上一級系統(tǒng)申請協(xié)調與調度控制。
[0010]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點是:
(I)傳統(tǒng)的電動汽車的信息流動方向為單工模式，即從單個電動汽車節(jié)點到供電側再到調度側，然后從調度側到供電側再到單個電動汽車節(jié)點，各節(jié)點之間，以及各節(jié)點到供電偵U，互相之間的需求信息都是互相隔離和封閉的。本發(fā)明能夠實現(xiàn)廣泛分布式電動汽車集群任意兩點和多點之間的通信，構建符合電動汽車使用特性的數據模型、與其對應的通信和控制模式以及各級控制系統(tǒng)，各節(jié)點基于雙向和多向信息進行智能化決策，不但能夠獲取供電側的相應信息，更能獲取其他節(jié)點的狀態(tài)信息。
[0011](2)由于信息共享方式的改變，使得廣泛分布式電動汽車集群內任意一點能夠直接發(fā)起或者響應充放電需求，進而實現(xiàn)用戶需求驅動，并實現(xiàn)了基于能源互聯(lián)網的即插即用、開放互聯(lián)、自由對等特性，同時實現(xiàn)用戶之間直接進行需求交換，用戶需求的透明化、信息傳遞的扁平化以及系統(tǒng)控制與響應的分布化。
[0012](3)傳統(tǒng)控制方式中所有的調度、分配、控制都是基于電動汽車發(fā)生需求后，或者使用特定的數學方法預測或者預估電動汽車的需求，只能被動獲取電動汽車節(jié)點信息，因而其控制方式可定義為被動響應式。本發(fā)明可以變電動汽車控制方式被動為主動，由電動汽車節(jié)點自身實現(xiàn)需求匹配和通信控制，主動進行狀態(tài)信息的更新和互通，區(qū)域控制中心充當保護、監(jiān)督和調配的角色，在正常情況下僅是確保安全運行的監(jiān)督，極端情況下才介入進行管理和控制，以及申請上級系統(tǒng)的協(xié)調、支持與調配。
[0013](4)方案實施依賴的主要通信方式為無線通信，不需要對現(xiàn)有系統(tǒng)進行大規(guī)模改造，且具有便捷、可靠、覆蓋區(qū)域廣泛等特點，實施的成本和難度低。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)邏輯結構圖。
[0015]圖中:1、電動汽車；2、車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)；3、配電網接入點；4、區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)；5、配電自動化子站;6、與配電自動化子站同級的變電站自動化系統(tǒng)；7、配電自動化主站;8、配電調度自動化系統(tǒng);9、輸電調度自動化系統(tǒng)；10、電網平臺；U、與配電自動化主站同級的其他系統(tǒng)；12、遠方終端；13、其他配網設備；14、邏輯分層概念區(qū)域(平臺層、業(yè)務層、應用層)。
[0016]圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)拓撲結構圖。
[0017]圖中:1、電動汽車;2、車載智能EV矩陣控制系統(tǒng);4、區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng);7、配電自動化主站；15、無線通信網絡。
【具體實施方式】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。此處所描述的具體實施例，用以解釋本發(fā)明，并不限于本發(fā)明。
[0019]如圖1所示，電力系統(tǒng)包括平臺層、業(yè)務層、應用層三個邏輯區(qū)域。位于應用層的廣泛分布式電動汽車(I)集群，以及遠方終端(12)及其他配網設備(13)通過配電網接入點(3)接入配電網，電動汽車(I)集群任意兩點可以通過車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)直接通信，并且與業(yè)務層的區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)督系統(tǒng)(4)通信，區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)督系統(tǒng)(4)與區(qū)域內的配電自動化子站(5)直接通信，配電自動化子站(5)與同級的變電站自動化系統(tǒng)(6)通信的同時，接受上級配電自動化主站(7)的調度與控制，進一步地，配電自動化主站(7)接受平臺層的配電自動化調度系統(tǒng)(8)及更高層級的輸電調度自動化系統(tǒng)(9)管理。
[0020]本發(fā)明的工作過程如下:
廣泛分布式電動汽車(I)集群內任意一點，其車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)—方面能夠實時計算和監(jiān)督自身的狀態(tài)，另一方面能夠實時與整個集群內的任意節(jié)點通信，當其產生充電或者放電需求時，通過車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)在通信網絡內發(fā)送需求，或者實時響應任意其他節(jié)點的充電或者放電需求，進而實現(xiàn)用戶需求的透明化、信息傳遞的扁平化以及系統(tǒng)控制與響應的分布化;集群內任意兩點或者多點一旦實現(xiàn)需求的互相匹配，則自動開始能量的傳輸過程，不需要更高級的系統(tǒng)介入管理，但是車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)會實時向區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)督系統(tǒng)(4)匯報當前信息；一旦區(qū)域內的電動汽車集群需求出現(xiàn)極端情況，內部不能互相匹配時，區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)督系統(tǒng)
(4)主動介入，在其能力范圍內分配與調度能源，一旦超出其能力范圍，則依據從低級至高級的順序，依次通過配電自動化子站(5)、配電自動化主站(7)，配電調度自動化系統(tǒng)(8)、輸電調度自動化系統(tǒng)(9)來分配、管理和調度能源。
[0021]對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其它的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從任何角度，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發(fā)明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
[0022]以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡是依據本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何細微修改、等同替換和改進，均應包含在本發(fā)明技術方案的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種廣泛分布式電動汽車控制方法，其特征在于:包括應用層中集成車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)的廣泛分布式的電動汽車(I)集群;業(yè)務層中若干區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)，與其對應進行通信及協(xié)調控制的配電自動化子站(5)，對二者進行管理與控制的配電自動化主站(7);平臺層中的配電調度自動化系統(tǒng)(8)、輸電調度自動化系統(tǒng)(9)02.根據權利要求1所述的一種廣泛分布式電動汽車控制方法，其特征在于:所述的廣泛分布式電動汽車(I)集群內任意一點與其他一點或者多點能夠直接發(fā)起或響應充放電需求而不需要供電側的干預和介入；當系統(tǒng)內應用層的需求發(fā)生極端情況，區(qū)域內所有的應用層需求互相之間不能滿足時，區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)介入進行協(xié)調與分配，進一步地，可以通過配電自動化子站(5)向更高的配電自動化主站(7)申請協(xié)調控制，配電自動化主站(7)—方面直接進行協(xié)調與分配，另一方面必要時可以向更高的配電調度自動化系統(tǒng)(8)申請協(xié)調控制，進一步地，配電調度自動化系統(tǒng)(8)、輸電調度自動化系統(tǒng)(9)以類似的工作機制工作。3.根據權利要求1所述的一種廣泛分布式電動汽車控制方法，其特征在于:所述的廣泛分布式的電動汽車(I)集群，實現(xiàn)任意兩點和多點之間的通信，各節(jié)點基于雙向和多向信息進行智能化決策，不但能夠獲取供電側的相應信息，亦能獲取其他節(jié)點的狀態(tài)信息;具有分布式計算特性，支持即插即用、開放互聯(lián)、自由對等，用戶需求的透明化、信息傳遞的扁平化以及系統(tǒng)控制與響應的分布化;其集成的車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)，首先對電動汽車自身進行管理，其次可以獲取供電側的信息，進一步地，區(qū)域內任意兩臺電動汽車可以直接通信，獲取其他電動汽車的特定信息，進一步地，可以直接向符合條件的一臺或多臺特定電動汽車發(fā)起或者響應充電或放電需求;電動汽車(I)集群內部通信的同時，車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)實時與區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)通信，一方面將電動汽車集群的狀態(tài)信息報送給系統(tǒng)，另一方面一旦發(fā)生電動汽車集群內部不能直接匹配的情況，則車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)可以向區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)發(fā)起需求。4.根據權利要求1所述的一種廣泛分布式電動汽車控制方法，其特征在于:所述的區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)，正常情況下監(jiān)督轄區(qū)內所有電動汽車(I)的狀態(tài)信息，并實時計算與主動預防能源需求與分配的極端情況；當電動汽車(I)集群內部充電和放電需求不能匹配時，區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)主動介入，進行能源的分配與調度;在其轄區(qū)范圍內仍然不能滿足要求時，向上一級系統(tǒng)申請協(xié)調與調度控制。5.根據權利要求1所述的一種廣泛分布式電動汽車控制方法，其特征在于:所述的應用層的廣泛分布式的電動汽車(I)集群，通過集成的車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)，使用無線通信網絡(15)與集群內任意其他電動汽車(I)進行雙向通信，進一步地與業(yè)務層的區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)進行雙向通信。
【文檔編號】H02J13/00GK106026192SQ201610378774
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】劉寶良, 劉莉, 王剛, 羅曉樂, 尹博, 王達, 趙文靜
【申請人】沈陽工程學院